Новые военные чипы используют приближённые вычисления

    1 + 1 = 2,01… или 1,98


    Агентство DARPA финансировало разработку компьютерного чипа S1, который спроектирован таким образом, чтобы добавлять небольшие ошибки в вычисления. Разработчики из компании Singular Computing уверены, что нечёткие вычисления — одно из необходимых условий для компьютерных систем, которые обрабатывают зашумлённые данные из реального мира, например, видео.

    «Если микросхемы считают ошибочно, это не значит, что результаты программы будут ошибочны», — говорит Джозеф Бейтс (Joseph Bates), сооснователь и исполнительный директор Singular Computing. Микросхемы с нечёткой логикой и негарантированно точными ответами всё ещё дают хороший результат на многих задачах, но при этом конструктивно проще и потребляют меньше энергии, а в некоторых приложениях ИИ они даже эффективнее.

    Singular Computing работает совместно со специалистами из Сандийских национальных лабораторий (Sandia National Lab), университета Карнеги-Меллона, управления военно-морских исследований Министерства обороны США и Массачусетского технологического института. Они разрабатывают тесты, которые могут проверить эффективность нечёткой логики чипа S1 на определённых задачах. Лучше всего для такой обработки подходят данные с шумом или такие, где требуется некая апроксимация.


    Варианты сжатия JPEG

    Уже получены многообещающие результаты на таких задачах как радиолокационная съёмка высокого разрешения и экспорт 3D-объектов из стереоизображений, а также в системах глубинного обучения при создании приложений искусственного интеллекта.

    Например, приложение для трекинга объектов на видео (автомобили и др.) в симуляции показало производительность по обработке кадров почти в 100 раз выше, чем обычный процессор с абсолютно точной математикой, при этом потребляет менее 2% энергии, по сравнению с обычным процессором.

    Singular Computing — не первая компания, которая экспериментирует с приближёнными вычислениями. Такие исследования ведутся уже много лет, даже Intel когда-то выпускала процессоры Pentium с ошибкой при делении чисел с плавающей запятой (правда, не специально). Однако нынешние инвестиции DARPA — самые большие вложения в такую разработку за все годы. Это и понятно, ведь с развитием беспилотных самолётов, робототехники и систем видеонаблюдения обработка видеопотоков как никогда актуальна, именно здесь идут самые интенсивные научно-технические работы.

    Singular Computing собирается сконструировать кластер вероятностных компьютеров, в каждом из которых установлено 16 вероятностных чипов S1 и один обычный процессор. Летом пять первых компьютеров раздадут для тестирования государственным организациям и учебным учреждениям. Эти тесты должны подтвердить потенциал технологии и подогреть интерес со стороны производителей микросхем.

    Эта инвестиция DARPA произведена в рамках программы Upside, созданной для изобретения новых более эффективных технологий видеообработки. Те же беспилотные самолёты-разведчики снимают большие объёмы видео, но не всегда могут передать их в реальном времени для обработки, а иметь высокопроизводительный компьютер на борту весьма накладно.

    Программистам непросто будет приспособиться к новым чипам, ведь они привыкли к мысли, что процессор всегда выдаёт точный результат вычислений, говорит Кристиан Энц (Christian Enz), профессор Швейцарского федерального технологического института в Лозанне, который сам занимается созданием вероятностных чипов. Для программирования предстоит создать новые инструменты.

    С другой стороны, приближённые вычисления являются более логичными и натуральными для обработки нечётких данных, размышляет Деб Рой (Deb Roy), профессор MIT Media Lab и директор по исследованиям медиа в Twitter, так что сейчас программисты как никогда готовы использовать такую технику для обработки фото и видео, а также для компьютерного анализа событий реального мира и человеческого поведения.
    Поделиться публикацией
    Никаких подозрительных скриптов, только релевантные баннеры. Не релевантные? Пиши на: adv@tmtm.ru с темой «Полундра»

    Зачем оно вам?
    Реклама
    Комментарии 32
    • +12
      «Новые военные чипы используют приближённые вычисления» — как заголовок подошло бы получше.
      Ализар и заголовки, как всегда.
      • 0
        Да, так действительно лучше, спасибо за совет. :)
        • +3
          А как было-то? Я же спать не смогу!
          • +7
            было: «Новые военные чипы специально считают с ошибками».
        • +4
          Ну это уж как-то совсем желто…
          Даже с «коррекцией баланса белого по автору»

          Из статьи создается впечатление, что все достижение Singular Computing заключается во внесении искусственной ошибки в вычисления, от чего всем становится хорошо и быстро.
          Учитывая, что все численные методы, по сути своей, дают неточный результат(как бороться с погрешностями или хотя бы их прогнозировать — отдельная наука), вообще непонятно, о чем речь: то ли о реализации в железе неких мат. моделей, то ли все-таки о нестрогой логике(тогда говорить об ошибках вычислений вообще некорректно)

          Что же касается нестрогой логики, о которой в статье — полслова и которую, судя по всему, все-таки и пытаются реализовать в железе, было бы неплохо узнать, что именно и как делают в данном конкретном случае и чем оно лучше предыдущих реализаций, которые не то, чтобы не взлетели совсем, но летают низко-низко и очень узкоспециализировано.
          • 0
            что такое «нестрогая логика»? я знаю нечеткую (fuzzy), вы о ней?
          • +8
            Вспомнился один из так называемых «армейских тупых афоризмов» (из разряда "От забора и до обеда", "Любите Родину, мать вашу!" и проч.):

            В условиях военного времени значение числа Пи может достигать четырёх.
            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                • 0
                  Так сразу бы и написали, что «в школьной программе Монте-Карло используют для расчета Пи для демонстрации приближенных вычислений». Ведь можно и 22/7 использовать для инженерных расчетов на самых простых калькуляторах.
                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
            • +3
              Возможно, это возврат к АВМ (аналоговые вычисления) на новом уровне.
              • 0
                Если я ничего не забыл, современные процессоры так же считают с ошибками. Вероятно, корректнее было бы сказать, что разрабатываемый процессор допускает более грубые ошибки, или допускающий разные ошибки при одном и том же вычисление.
                • 0
                  Мне вообще кажется что они просто взяли и запилили fp8 с округлением младшего разряда по типу «чётный такт с повышением нечётный с понижением», и обозвали это фичей.
                  • 0
                    Нет, потому что ключевое слово здесь «потребляет менее 2% энергии». Поэтому речь, скорее, об АВМ в младших разрядах.

                    (А в плане журналистского стёба ещё не обсосали тему, что ошибка будет возрастать после окончания срока гарантии чипа.)
                    • +1
                      а по сравнению с чем 2%?
                      • 0
                        Из контекста

                        чем обычный процессор с абсолютно точной математикой
                        • 0
                          а, что нынче обычный процессор? поделие интела, амд, или лицензиатов ARM? так и те гады не дают точных результатов так 15 знаков после запятой, если надо больше приходится изголяться.
                          • 0
                            Там, похоже, все круче. Я поискал оригинал текста и увидел в нем, что «while using less than 2 percent as much power». По моему субъективному ощущению английского языка это означает, что энергии фаззи-процессор кушает больше (буквально «менее, чем на 2% больше»), но что хорошо — в гораздо меньшей пропорции по сравнению с приростом производительности.

                            Еще повинюсь — вечер субботы, пожалуй, не буду искать первоисточник от Singular Computing.
                            • 0
                              Кстати да, похоже на то что имелось в виду «при практически одинаковом потреблении энергии».
                              • 0
                                Всё-таки «less than 2 percent as much» — это «менее 2 процентов по сравнению с».
                  • 0
                    шаг в сторону «Человекоминимума» Шекли
                    • 0
                      Логичное продолжение вот этого: https://geektimes.ru/post/144144/. Интересно, а сколько ждать такого на гражданском рынке, очень уж хочется потрогать.
                      • +2
                        Очень мало информации, что бы понять. что же всё-таки, сделали.
                        Варианты, на мой взгляд, такие:
                        1. Вероятностные вычисления — берётся несколько результатов и усредняется, так можно получить хорошую устойчивость к ошибкам из вне. Не подходит, потому что это не быстро и не экономично.
                        2. Нечёткая логика. Вообще говоря к быстроте и экономии имеет мало отношения, скорее позволяет по другому строить алгоритмы, так что результат вообще не очевиден, это просто другой инструмент.
                        3. Самый верный вариант, раз уж толкают именно энергосбережение: «подпороговые рабочие напряжения» https://habrahabr.ru/post/257067/ В виде побочного эффекта можем получить глюки и успешно с ними бороться.

                        Всё бы хорошо, но по вашей ссылке написано, что из чипа удалены редкоиспользуемые цепи… а это уже в ни в какие ворота не лезет, потому что малые изменения могут приводить к чудовищным ошибкам, нельзя взять и просто удалить редкоиспользуемые цепи.
                        • +2
                          Почитал ссылку на англоязычный ресурс, да, они действительно тупо снизили напряжение. просто сделали это для младших бит. По мне, так лучше бы доводить до ума «подпороговую» технологию, а помимо этого, есть ещё два направления:
                          Pa Semi (эта комманда разработала ARM проц для Apple) http://www.osp.ru/os/2008/01/4836531/
                          http://www.3dnews.ru/172112/page-2.html

                          и Cyclos Semiconductor http://www.ixbt.com/news/hard/index.shtml?15/53/99
                          http://www.semiwiki.com/forum/content/917-clock-design-socs-lower-power-better-specs.html

                          И одно другому не мешает.
                      • 0
                        Вспомнился язык программирования, в котором искажались некоторые команды при компиляции. Не могу, правда, вспомнить название, тоже на хабре постили.
                        • 0
                          Тоже вспомнился. Там еще по сути ошибка накапливалась.
                        • 0
                          А биологический мозг случайно работает не по схожему принципу? Ведь все иногда допускают ощибки ;)
                          • 0
                            Это вы про то, что надо намекнуть DARPA, что солдат проще нарожать? )
                          • 0
                            Расчет з/п на компе с таким чипом… Не плохая лотерея получится )))
                            • 0
                              А вы не пробовали складывать столбик чисел, например, стоимостей покупок в чеке в уме приблизительно — просто волюнтаристски превращая каждую цену, например, в кратную 25 рублям — а потом сравнивать с точным результатом?
                              На типичном списке покупок из 20 наименований ошибка обычно не превышает 1-2% — что является даже избыточной точностью для бюджета человека, так как во-первых внешние причины дают порядково большие флуктуации, а во-вторых — среднее от погрешности в течении времени стремится к нулю.
                              Вот и получается, что точные вычисления в связанных с деньгаи вещах нужны больше для удовлетворения чувства справедливости (вернее, в качестве «пруфа», что тебя не надули), чем для практической пользы.
                              В биологических системах отклонения параметров +-10% считаются нормой (например, уровень гемоглобина или количество лейкоцитов), правильно спроектированные электронные устройства обычно допускают +-10% отклонения номиналов компонентов или параметров сигналов — значит и человек статистически не почувствует 10% точности в денежных потоках через себя.
                            • 0
                              Даешь вычисления двойной точности, на неточных компьютерах!!!

                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.